(57)【要約】      （修正有）【課題】発光ユニット、光源モジュール及び表示装置を提供する。【解決手段】発光ユニットであって、第一光軸ＯＡ１を有する光束Ｌを提供する発光素子１１０；前記光束の伝播経路に位置する第一レンズ１２０；前記光束の伝播経路に位置する第二レンズ１３０Ａ、１３０Ｂ；及び前記光束の伝播経路に位置する複眼レンズサブアレイ１４０Ａ、１４０Ｂを含み、前記第一レンズは、前記発光素子と前記第二レンズとの間に位置し、前記第二レンズは、前記第一レンズと前記複眼レンズサブアレイとの間に位置し、前記第二レンズからの前記光束は、前記複眼レンズサブアレイを通過した後にサブ照明光束ＩＬＳを形成し、前記サブ照明光束は、第二光軸を有し、前記サブ照明光束の前記第二光軸は、前記光束の前記第一光軸に平行でない。【選択図】図１
0003225858.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
発光ユニットであって、
第一光軸を有する光束を提供する発光素子；
前記光束の伝播経路に位置する第一レンズ；
前記光束の伝播経路に位置する第二レンズであって、前記第一レンズは、前記発光素子と前記第二レンズとの間に位置する第二レンズ；及び
前記光束の伝播経路に位置する複眼レンズサブアレイであって、前記第二レンズは、前記第一レンズと前記複眼レンズサブアレイとの間に位置する複眼レンズサブアレイを含み、
前記第二レンズからの前記光束は、前記複眼レンズサブアレイを通過した後にサブ照明光束を形成し、前記サブ照明光束は、第二光軸を有し、前記サブ照明光束の前記第二光軸は、前記光束の前記第一光軸に平行でない、発光ユニット。
【請求項２】
請求項1に記載の発光ユニットであって、
前記発光ユニットの前記第一レンズは、コリメータレンズであり、前記第二レンズは、フレネルレンズであり、
前記発光素子の前記光束が前記第一レンズを通過した後に、前記光束の前記第一光軸の、出光面における正投影位置と、前記第二レンズの中心の、前記出光面における正投影位置との間には、変位がある、発光ユニット。
【請求項３】
請求項2に記載の発光ユニットであって、
前記第一レンズと前記第二レンズとの間の最短距離と、前記変位との比が3よりも大きい、発光ユニット。
【請求項４】
請求項1に記載の発光ユニットであって、
前記光束が前記複眼レンズサブアレイを通過する前の前記第一光軸と、前記光束が前記複眼レンズサブアレイを通過した後に形成する前記サブ照明光束の前記第二光軸との間には、夾角があり、前記夾角の範囲は、0度〜30度の間にある、発光ユニット。
【請求項５】
請求項1に記載の発光ユニットであって、
前記複眼レンズサブアレイは、複数の微細構造を有し、
各前記微細構造は、互に相対する第一表面及び第二表面を有し、前記第一表面及び前記第二表面のうちの少なくとも１つは、曲面である、発光ユニット。
【請求項６】
請求項5に記載の発光ユニットであって、
前記曲面は、径方向を有し、前記径方向は、前記光束の前記第一光軸に平行でない、発光ユニット。
【請求項７】
請求項5に記載の発光ユニットであって、
前記曲面は、第一エッジ及び第二エッジを有し、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジにより形成される連続線は、前記光束の前記第一光軸と互いに垂直でない、発光ユニット。
【請求項８】
請求項7に記載の発光ユニット、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちの１つは、接続面により、隣接する前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちのもう１つに接続され、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちの１つは、隣接する前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちのもう１つとの間には、段差がある、発光ユニット。
【請求項９】
請求項1に記載の発光ユニットであって、
前記発光ユニットの前記サブ照明光束の光形（light  shape）は、実質的に矩形である、発光ユニット。
【請求項１０】
複数の発光ユニットを有し、照明光束を提供する光源モジュールであって、
各前記発光ユニットは、サブ照明光束を提供して前記照明光束を形成し、
各前記発光ユニットは、
第一光軸を有する光束を提供する発光素子；
前記光束の伝播経路に位置する第一レンズ；
前記光束の伝播経路に位置する第二レンズであって、前記第一レンズは、前記発光素子と前記第二レンズとの間に位置する第二レンズ；及び
前記光束の伝播経路に位置する複眼レンズサブアレイであって、前記第二レンズは、前記第一レンズと前記複眼レンズサブアレイとの間に位置する複眼レンズサブアレイを含み、
前記複数の発光ユニットの前記複数の複眼レンズサブアレイは、共同で複眼レンズアレイを形成し、
各前記発光ユニットの前記第二レンズからの前記光束は、前記複眼レンズサブアレイを通過した後に前記サブ照明光束を形成し、前記サブ照明光束は、第二光軸を有し、
前記複数の発光ユニットの前記複数のサブ照明光束の前記複数の第二光軸のうちの少なくとも一部は、前記複数の光束の前記複数の第一光軸に平行でない、光源モジュール。
【請求項１１】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
各前記発光ユニットの前記第一レンズは、コリメータレンズであり、前記第二レンズは、フレネルレンズであり、
少なくとも１つの前記発光素子の前記光束が前記第一レンズを通過した後に、該光束の前記第一光軸の、出光面における正投影位置と、前記第二レンズの中心の、前記出光面における正投影位置との間には、変位がある、光源モジュール。
【請求項１２】
請求項11に記載の光源モジュールであって、
前記第一レンズと前記第二レンズとの間の最短距離と、前記変位との比が3よりも大きい、光源モジュール。
【請求項１３】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
少なくとも１つの前記光束が前記複眼レンズサブアレイを通過する前の前記第一光軸と、少なくとも１つの該光束が前記複眼レンズサブアレイを通過した後に形成する前記サブ照明光束の前記第二光軸との間には、夾角があり、前記夾角の範囲は、0度〜30度の間にある、光源モジュール。
【請求項１４】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
前記複眼レンズサブアレイは、複数の微細構造を有し、
各前記微細構造は、互に相対する第一表面及び第二表面を有し、前記第一表面及び前記第二表面のうちの少なくとも１つは、曲面である、光源モジュール。
【請求項１５】
請求項14に記載の光源モジュールであって、
前記曲面は、径方向を有し、前記径方向は、前記光束の前記第一光軸に平行でない、光源モジュール。
【請求項１６】
請求項14に記載の光源モジュールであって、
前記曲面は、第一エッジ及び第二エッジを有し、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジにより形成される連続線は、前記複数光束の前記第一光軸と互いに垂直でない、光源モジュール。
【請求項１７】
請求項16に記載の光源モジュールであって、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちの１つは、接続面により、隣接する前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちのもう１つに接続され、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちの１つと、隣接する前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちのもう１つとの間には、段差がある、光源モジュール。
【請求項１８】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
前記第一レンズと前記第二レンズとの間に位置する第一拡散シート；及び
前記複眼レンズサブアレイと出光面との間に位置する第二拡散シートをさらに含む、光源モジュール。
【請求項１９】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
各前記発光ユニットの前記サブ照明光束の光形（light  shape）は、実質的に矩形である、光源モジュール。
【請求項２０】
光源モジュール及び表示モジュールを含む表示装置であって、
前記光源モジュールは、照明光束を提供し、且つ複数の発光ユニットを有し、
各前記発光ユニットは、サブ照明光束を提供して前記照明光束を形成し、
各前記発光ユニットは、
第一光軸を有する光束を提供する発光素子；
前記光束の伝播経路に位置する第一レンズ；
前記光束の伝播経路に位置する第二レンズであって、前記第一レンズは、前記発光素子と前記第二レンズとの間に位置する第二レンズ；及び
前記光束の伝播経路に位置する複眼レンズサブアレイであって、前記第二レンズは、前記第一レンズと前記複眼レンズサブアレイとの間に位置する複眼レンズサブアレイを含み、
前記複数の発光ユニットの前記複数複眼レンズサブアレイは、共同で複眼レンズアレイを形成し、
各前記発光ユニットの前記第二レンズからの前記光束は、前記複眼レンズサブアレイを通過した後に前記サブ照明光束を形成し、前記サブ照明光束は、第二光軸を有し、
前記複数の発光ユニットの前記複数のサブ照明光束の前記複数の第二光軸のうちの少なくとも一部は、前記複数の光束の前記複数の第一光軸に平行でなく、
前記表示モジュールは、前記照明光束の伝播経路に位置する、表示装置。
【請求項２１】
請求項20に記載の表示装置であって、
前記表示モジュールは、表示面を有し、
各前記発光ユニットの前記サブ照明光束は、前記表示面上で測定される光形（light  shape）が実質的に矩形であり、
前記複数の発光ユニットの前記複数のサブ照明光束の前記複数の第二光軸のうちの少なくとも一部は、前記複数光束の前記複数の第一光軸に平行でない、表示装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、光源及びこの光源を使用する表示装置に関し、特に、発光ユニット、光源モジュール、並びにこのような発光ユニット及び光源モジュールを使用する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に言えば、光源モジュールは、直下型光源モジュール及びエッジ型光源モジュールに分けることができる。直下型光源モジュールを例とすれば、それは、通常、発光素子アレイ；発光素子アレイの光を正方向に集めて射出するためのボトム反射シート；及び、射出光束の視角を縮小し、正方向の輝度及び出光効率を向上させるための複数層の光学膜の組み合わせを含む。また、エッジ型光源モジュールを例とすると、それは、通常、導光板；導光板の下方に位置する反射シート；導光板の側辺に位置する光源；及び、前述の複数層の光学膜の組み合わせを含む。光源が発する光束は、導光板の側辺に位置する入光面から導光板に進入した後に、全反射により導光板全体に導くことができる。導光板の底面に位置する複数のドットが光の全反射を破壊することで、光束を導光板の出光面から射出させることができ、また、前述の複数層の光学膜の組み合わせによって、正方向の輝度及び出光効率を向上させることができ、これにより、所要の面光源を形成することができる。
【０００３】
しかし、直下型光源モジュールであれ、エッジ型光源モジュールであれ、今のところ、従来の光源モジュールの射出光束の光軸方向は、全て、光源モジュールの出光面の法線方向にあり、即ち、射出光束の光軸方向は、光源モジュールの出光面に垂直であり、また、その法線方向に平行である。視角が大きくなるときに、光源モジュールにより提供される輝度もそれに伴って減少するので、比較的大きい視角を有する方向上で光軸方向の場合と同様な輝度を提供することができない。
【０００４】
よって、従来の光源モジュールは、射出光束の光軸方向が必ずバックライトモジュールの法線方向にあるから、偏心光軸の設計のニーズを達成することができない。それは、表示装置に適用されるときに、表示装置の有効表示領域内において、異なる可視位置（見える位置）に対して異なる光軸方向の設計を行うことができないため、表示装置の有効表示領域の辺縁に暗い影を生じさせやすく、画面品質に悪い影響を与える恐れがある。
【０００５】
なお、この「背景技術」の部分が、本考案の内容への理解を助けるためだけのものであるため、この「背景技術」の部分に開示されている内容は、当業者に知られていない技術を含む可能性がある。よって、この「背景技術」の部分に開示されている内容は、該内容、又は、本考案の１つ又は複数の実施例が解決しようとする課題が本考案の出願前に既に当業者に周知されていることを意味しない。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の１つの目的は、射出光束の光軸方向を調整することができる発光ユニットを提供することにある。
【０００７】
本考案のもう１つの目的は、異なる光軸方向を有する射出光束及び動的調光効果を提供することができる光源モジュールを提供することにある。
【０００８】
本考案のまたもう１つの目的は、良好な画面品質を有する表示装置を提供することにある。
【０００９】
本考案の他の目的及び利点は、本考案に開示される技術的特徴からさらに理解することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の１つ又は一部又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本考案の一実施例によれば、発光ユニットが提供される。発光ユニットは、発光素子、第一レンズ、第二レンズ、及び複眼レンズサブアレイを含む。発光素子は、光束を提供し、光束は、第一光軸を有する。第一レンズは、光束の伝播経路に位置する。第二レンズは、光束の伝播経路に位置し、第一レンズは、発光素子と第二レンズとの間に位置する。複眼レンズサブアレイは、光束の伝播経路に位置し、第二レンズは、第一レンズと複眼レンズサブアレイとの間に位置する。第二レンズからの光束は、複眼レンズサブアレイを通過した後にサブ照明光束を形成し、サブ照明光束は、第二光軸を有し、発光ユニットのサブ照明光束の第二光軸は、光束の第一光軸に平行でない。
【００１１】
上述の１つ又は一部又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本考案の一実施例によれば、光源モジュールが提供される。光源モジュールは、照明光束を提供し、且つ複数の前述の発光ユニットを有する。各発光ユニットは、サブ照明光束を提供して照明光束を形成す。これらの発光ユニットのこれらの複眼レンズサブアレイは、共同で複眼レンズアレイを形成し、これらの発光ユニットのこれらのサブ照明光束のこれらの第二光軸は、少なくとも一部がこれらの光束のこれらの第一光軸に平行でない。
【００１２】
上述の１つ又は一部又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本考案の一実施例によれば、表示装置が提供される。表示装置は、前述の光源モジュール及び表示モジュールを含む。表示モジュールは、照明光束の伝播経路に位置する。
【００１３】
本考案の一実施例では、上述の第一レンズは、コリメータレンズであり、第二レンズは、フレネルレンズであり、発光素子の光束が第一レンズを通過した後に、光束の第一光軸の出光面上の正投影位置と、第二レンズの中心の出光面上の正投影位置との間には、変位（displacement）がある。
【００１４】
本考案の一実施例では、上述の第一レンズと第二レンズとの間の最短距離と、変位との比が3よりも大きい。
【００１５】
本考案の一実施例では、上述の光束が複眼レンズサブアレイを通過する前の第一光軸と、光束が複眼レンズサブアレイを通過した後に形成するサブ照明光束の第二光軸との間には、夾角があり、夾角の範囲は、0度〜30度の間にある。
【００１６】
本考案の一実施例では、上述の複眼レンズサブアレイは、複数の微細構造を有し、各微細構造は、互いに相対する第一表面及び第二表面を有し、第一表面及び第二表面のうちの少なくとも１つが曲面である。
【００１７】
本考案の一実施例では、上述の曲面は、径方向を有し、径方向は、光束の第一光軸に平行でない。
【００１８】
本考案の一実施例では、上述の曲面は、第一エッジ及び第二エッジを有し、各微細構造の曲面の第一エッジ及び第二エッジにより形成される連線（連続線）は、光束の第一光軸と互に垂直でない。
【００１９】
本考案の一実施例では、各微細構造の曲面の第一エッジ及び第二エッジのうちの１つが、接続面により、隣接する微細構造の曲面の第一エッジ及び第二エッジのうちのもう１つに接続され、各微細構造の曲面の第一エッジ及び第二エッジのうちの１つと、隣接する微細構造の曲面の第一エッジ及び第二エッジのうちのもう１つとの間には、段差がある。
【００２０】
本考案の一実施例では、上述の発光ユニットのサブ照明光束の光形（light  shape）は、実質的に矩形である。
【００２１】
本考案の一実施例では、上述の光源モジュールは、さらに、第一拡散シート及び第二拡散シートを含む。第一拡散シートは、第一レンズと第二レンズとの間に位置する。第二拡散シートは、複眼レンズサブアレイと出光面との間にある。
【００２２】
本考案の一実施例では、上述の表示モジュールは、表示面を有し、各発光ユニットのサブ照明光束は、表示面上で測定される光形（light  shape）が実質的に矩形であり、これらの発光ユニットのこれらのサブ照明光束のこれらの第二光軸は、少なくとも一部がこれらの光束のこれらの第一光軸に平行でない。
【００２３】
上述により、本考案の実施例は、次のような利点又は効果のうちの少なくとも１つを有する。本考案の実施例では、光源モジュールは、各発光ユニットの第一レンズ、第二レンズ、及び複眼レンズサブアレイの配置により、各発光ユニットが実質的に偏心光軸の設計を達成することができ、また、各サブ照明光束の第二光軸の光軸方向及び光形（light  shape）を制御することもでき、これにより、異なる光軸方向を有する射出光束及び良好な動的調光効果を提供することができ、ローカルディミング(Local  Dimming)表示器の設計・開発分野への適用を助けることができる。よって、このような光源モジュールが表示装置に応用されるときに、光源モジュールの各サブ照明光束が表示モジュールの辺縁に形成するサブ照明領域も十分な輝度を有し、これにより、表示装置に表示される異なる奥行き映像の辺縁領域に暗い影を生じさせることがなく、表示装置に表示される異なる奥行き映像に全て良好な画面品質を持たせることができる。
【００２４】
本考案の上述の特徴及び利点をより明らかにするために、以下、実施例を挙げて添付した図面を参照することにより、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本考案一実施例における表示装置の構成図である。
【図２Ａ】図1における発光ユニットの第一レンズと第二レンズの相対位置を示す図である。
【図２Ｂ】図1における発光ユニットの第一レンズと第二レンズの相対位置を示す図である。
【図３Ａ】図1における発光ユニットの複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。
【図３Ｂ】図1における発光ユニットの複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。
【図４Ａ】図1における複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。
【図４Ｂ】図1における複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。
【図４Ｃ】図1における複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。
【図４Ｄ】図1における複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。
【図４Ｅ】図1における複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。
【図４Ｆ】図1における複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。
【図４Ｇ】図1における複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。
【図４Ｈ】図1における複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。
【図５Ａ】図1における発光ユニットのサブ照明光束の第二光軸の光形（light  shape）及び位置を示す図である。
【図５Ｂ】図1における発光ユニットのサブ照明光束の第二光軸の光形（light  shape）及び位置を示す図である。
【図５Ｃ】図1における光源モジュールの動的調光効果を示す図である。
【図６Ａ】本考案の一実施例における表示装置の構成図である。
【図６Ｂ】図6Aにおける表示パネルに表示される異なる奥行き映像を示す図である。
【図６Ｃ】一比較例における表示装置の表示パネルに表示される異なる奥行き映像を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００２６】
本考案の上述した及び他の技術的内容、特徴、機能及び効果は、添付した図面に基づく次のような好ましい実施例の詳細な説明において明確になる。なお、次の実施例に言及される方向についての用語、例えば、上、下、左、右、前又は後などは、添付した図面の方向に過ぎない。よって、使用される方向の用語は、本考案を説明するためだけのものであり、本考案を限定するためのものではない。
【００２７】
図1は、本考案の一実施例における表示装置の構成図である。表示装置300は、光源モジュール200及び表示モジュール310を含む。光源モジュール200は、照明光束ILを提供し、表示モジュール310は、照明光束ILの伝播経路に位置する。例えば、本実施例では、表示装置300は、頭部装着式表示装置300であっても良く、表示モジュール310は、液晶パネルであっても良いが、本考案は、これに限定されない。
【００２８】
具体的に言えば、図1に示すように、本実施例では、光源モジュール200は、照明光束ILを提供し、複数の発光ユニット100A、100Bを有する。より具体的に言えば、図1に示すように、本実施例では、各発光ユニット100A（100B）は、発光素子110、第一レンズ120、第二レンズ130A（130B）、及び複眼レンズサブアレイ140A（140B）を含む。各発光ユニット100A（100B）の発光素子110は、光束Lを提供し、光束Lは、第一光軸OA1を有する。図1に示すように、本実施例では、光束Lの第一光軸OA1は、光源モジュール200の出光面OSの法線方向Nに平行である。
【００２９】
具体的に言えば、図1に示すように、本実施例では、第一レンズ120、第二レンズ130A、130B、及び複眼レンズサブアレイ140A、140Bは、全て、光束Lの伝播経路に位置する。第一レンズ120は、発光素子110と第二レンズ130A（130B）との間に位置し、第二レンズ130A（130B）は、第一レンズ120と複眼レンズサブアレイ140A（140B）との間に位置する。例えば、本実施例では、第一レンズ120は、コリメータレンズであり、第二レンズ130A、130Bは、フレネルレンズであるが、本考案は、これに限られない。
【００３０】
さらに言えば、図1に示すように、本実施例では、光源モジュール200のその１つの発光ユニット100Bを例とすると、光束Lは、発光素子110から発した後に、第一レンズ120によりコリメートされ、光束Lの光形（light  shape）が矩形に調整され、大視角の光もコリメートされることにより収束されて利用され得る。また、光束Lの視角は、第二レンズ130Bを通過するときにさらに収束され得るため、正方向の輝度を向上させることができる。続いて、第二レンズ130Bからの光束Lは、複眼レンズサブアレイ140Bを通過した後にサブ照明光束ILSを形成し、サブ照明光束ILSは、第二光軸OA2を有し、発光ユニット100Bのサブ照明光束ILSの第二光軸OA2は、光束Lの第一光軸OA1に平行でなくとも良い。また、図1に示すように、本実施例では、これらの発光ユニット100A、100Bのこれらの複眼レンズサブアレイ140A、140Bは、共同で複眼レンズアレイ140を形成し、各発光ユニット100A、100Bがそれぞれ提供するサブ照明光束ILSは、光源モジュール200の照明光束ILを形成する。また、図1に示すように、本実施例では、これらの発光ユニット100A、100Bのこれらのサブ照明光束ILSのこれらの第二光軸OA2は、少なくとも一部がこれらの光束Lのこれらの第一光軸OA1に平行でない。
【００３１】
換言すると、本実施例では、光源モジュール200の各発光ユニット100A、100Bは、実質的に偏心光軸の設計を達成することができる。よって、光源モジュール200が表示装置300に応用されるときに、表示装置300の有効表示領域内において、異なる発光ユニット100A、100Bの配置により、異なる可視位置（見える位置）に対して異なる光軸方向の設計を行うことができる。以下、図2A乃至図5Cも参照してさらに説明する。
【００３２】
図2A及び図2Bは、図1における異なる発光ユニットの第一レンズと第二レンズの相対位置を示す図である。具体的に言えば、図1及び図2Aに示すように、本実施例では、図2Aにおける発光ユニット100Aの発光素子110の光束Lが第一レンズ120を通過した後に、光束Lの第一光軸OA1の出光面OS上の正投影位置と、第二レンズ130Aの中心の出光面OS上の正投影位置とが重なり合う。よって、発光ユニット100Aの光束Lが第二レンズ130Aを通過した後に、光束Lの第一光軸OA1の出光面OS上の正投影位置は、依然として、第二レンズ130Aの中心と重なり合うことができる。
【００３３】
また、図1及び図2Bに示すように、本実施例では、図2Bにおける発光ユニット100Bの発光素子110の光束Lが第一レンズ120を通過した後に、光束Lの第一光軸OA1の光面OS上の正投影位置と、第二レンズ130Bの中心の出光面OS上の正投影位置との間には、変位Dを有する。よって、発光ユニット100Bの光束Lの第一光軸OA1の、第二レンズ130Bを通過した後の出光面OS上の正投影位置も、光束Lの第一光軸OA1の、第一レンズ120を通過した後の出光面OS上の正投影位置との間に変位がある。このようにして、偏心光軸の設計を達成することができる。
【００３４】
具体的に言えば、図1及び図2Bに示すように、本実施例では、出光面OSの正投影上で、発光ユニット100Bの光束Lの第一光軸OA1の、第一レンズ120及び第二レンズ130Bによる変位の距離は、第一レンズ120と第二レンズ130Bとの間の最短距離Hと、変位Dとの比を制御することにより調整することができる。例えば、本実施例では、第一レンズ120と第二レンズ130Bとの間の最短距離Hと、変位Dとの比は、3より大きい。なお、ここでの数値範囲は、全て、例示に過ぎず、本考案を限定するためのものでない。
【００３５】
図3A及び図3Bは、図1における異なる発光ユニットの複眼レンズサブアレイの微細構造MSの輪郭を示す図である。具体的に言えば、図1、図3A及び図3Bに示すように、本実施例では、複眼レンズサブアレイ140A、140Bは、複数の微細構造MSを有し、各微細構造MSは、それぞれ、互いに相対する第一表面S141及び第二表面S142を有し、そのうち、第一表面S141は、第二レンズ130A、130Bに対向し、第二表面S142は、第二レンズ130A、130Bに背向し、第一表面S141及び第二表面S142のうちの少なくとも１つは、曲面である。具体的に言えば、図1、図3A及び図3Bに示すように、本実施例では、第二表面S142は、曲面であり、且つ凹面である。
【００３６】
具体的に言えば、図1与図3Aに示すように、本実施例では、図3Aにおける発光ユニット100Aの複眼レンズサブアレイ140Aの各微細構造MSの曲面は、第一エッジE1及び第二エッジE2を有し、そのうち、各微細構造MSの曲面の第一エッジE1及び第二エッジE2のうちの１つが、隣接する微細構造MSの曲面の第一エッジE1及び第二エッジE2のうちのもう１つに接続される。また、図3Aに示すように、本実施例では、各微細構造MSの曲面の第一エッジE1及び第二エッジE2により形成される連線（連続線）は、光束Lの第一光軸OA1と互いに垂直であり、このようにして、図3Aに示すように、各微細構造MSの曲面は、径方向Rを有し、径方向Rは、光束Lの第一光軸OA1に平行である。これにより、図1及び図3Aに示すように、本実施例では、微細構造MSの曲面の径方向Rが光束Lの第一光軸OA1に平行であるので、発光ユニット100Aの光束Lが複眼レンズサブアレイ140Aを通過する前の第一光軸OA1と、光束Lが複眼レンズサブアレイ140Aを通過した後に形成するサブ照明光束ILSの第二光軸OA2とが互いに平行であり、偏向が生じることがない。
【００３７】
また、図1及び図3Bに示すように、本実施例では、図3Bにおける発光ユニット100Bの複眼レンズサブアレイ140Bのうちの各微細構造MSの曲面の第一エッジE1及び第二エッジE2のうちの１つが、接続面LSにより、隣接する微細構造MSの曲面の第一エッジE1及び第二エッジE2のうちのもう１つに接続され、各微細構造MSの曲面の第一エッジE1及び第二エッジE2のうちの１つと、隣接する微細構造MSの曲面の第一エッジE1及び第二エッジE2のうちのもう１つとの間には、段差を有する。このようにして、図3Bに示すように、本実施例では、各微細構造MSの曲面の第一エッジE1及び第二エッジE2により形成される連線（連続線）は、光束Lの第一光軸OA1と互いに垂直でなく、各微細構造MSの曲面の径方向Rは、光束Lの第一光軸OA1に平行でない。
【００３８】
このようにして、図1及び図3Bに示すように、本実施例では、発光ユニット100Bの光束Lが複眼レンズサブアレイ140Bを通過する前の第一光軸OA1と、光束Lが複眼レンズサブアレイ140Bを通過した後に形成するサブ照明光束ILSの第二光軸OA2との間には、夾角θを有する。換言すると、本実施例では、発光ユニット100Bの光束Lの第一光軸OA1は、複眼レンズサブアレイ140Bにより偏向され、サブ照明光束ILSの第二光軸OA2を形成することができる。例えば、本実施例では、夾角θの範囲は、0度〜30度の間にある。また、この夾角θの範囲は、発光ユニット100Bのサブ照明光束ILSの第二光軸OA2と、光源モジュール200の出光面OSの法線方向Nとの間の夾角の範囲でもある。なお、ここでの数値範囲は、全て、例示に過ぎず、本考案を限定するためのものでない。
【００３９】
また、前述の実施例では、発光ユニット100A、100Bの複眼レンズサブアレイ140A、140Bの微細構造MSは、第二表面S142が曲面であるケースを例とするが、本考案は、これに限定されない。他の実施例では、第一表面S141及び第二表面S142の表面構造は、他の種類の組み合わせを有することで、同様な効果を達成することもできる。以下、図4A乃至図4Hも参照してさらに説明する。
【００４０】
図4A乃至図4Hは、図1における各種類の複眼レンズサブアレイの微細構造の輪郭を示す図である。具体的に言えば、図4A乃至図4Hに示すように、本実施例では、発光ユニット100A、100Bの複眼レンズサブアレイ140A、140Bの各微細構造MSは、第二表面S142のみを曲面に形成し、第一表面S141のみを曲面に形成し、又は、第一表面S141及び第二表面S142を同時に曲面に形成する表面構造の組み合わせにより、それぞれ、平面と凹面の表面構造（図4Aに示すように）、平面と凸面の表面構造（図4Bに示すように）、凹面と平面の表面構造（図4Cに示すように）、凸面と平面の表面構造（図4Dに示すように）、凹面と凹面の表面構造（図4Eに示すように）、凹面と凸面の表面構造（図4Fに示すように）、凸面と凹面の表面構造（図4Gに示すように）、又は、凸面と凸面の表面構造（図4Hに示すように）形成することができる。なお、当業者は、本考案を参照した後に、複眼レンズサブアレイ140A、140Bの微細構造MSの輪郭に対して適切な変更を行うことで、光源モジュール200が前述の効果及び利点を達成するようにさせても良いが、これらの全ては、本考案の範囲に属する。
【００４１】
また、図1を再び参照する。本実施例では、光源モジュール200は、さらに、第一拡散シート250及び第二拡散シート260を含む。具体的に言えば、図1に示すように、第一拡散シート250は、第一レンズ120と第二レンズ130A、130Bとの間に位置する。例えば、第一拡散シート250は、DBEF（Dual  Brightness  Enhancement  Film）であり、その材質は、ポリカーボネート（Polycarbonate、PC）であっても良く、断熱するために用いることができる。例えば、発光素子110のパワーが20ワットであるケースを例とすれば、第一拡散シート250により、環境温度が約10度下がり、これによって、装置の信頼性を向上させることができる。また、図1に示すように、第二拡散シート260は、複眼レンズサブアレイ140A、140Bと出光面OSとの間に位置し、増光するために用いられ、これにより、正方向の輝度及び出光効率を向上させることができる。なお、ここでの数値範囲は、全て、例示に過ぎず、本考案を限定するためのものでない。
【００４２】
このようにして、各発光ユニット100A、100Bの第一レンズ120、第二レンズ130A、130B、及び複眼レンズサブアレイ140A、140Bの配置により、各発光ユニット100A、100Bは、サブ照明光束ILSの第二光軸OA2の光軸方向及び光形（light  shape）を制御することで、異なる光軸方向を有する射出光束L及び良好な動的調光効果を提供することができ、ローカルディミング(Local  Dimming)表示器の設計・開発分野への応用を助けることができる。以下、図5A乃至図6Cも参照してさらに説明する。
【００４３】
図5A及び図5Bは、図1における異なる発光ユニットのサブ照明光束の第二光軸の光形（light  shape）及び位置を示す図である。図5Cは、図1における光源モジュールの動的調光効果を示す図である。具体的に言えば、本実施例では、図5Aに示す発光ユニット100Aのサブ照明光束ILS及び図5Bに示す発光ユニット100Bのサブ照明光束ILSは、光形（light  shape）が全て実質的に矩形であり、視角の辺縁に光漏れがほとんどなく、また、各発光ユニット100A、100Bのサブ照明光束ILSの輝度がほぼ一致するように調整さ得る。これにより、光源モジュール200は、その視角の設計値の範囲内において、異なる視角上で見える輝度が全て安定で且つ減衰しないようになる。また、図5Cに示すように、光源モジュール200の各発光ユニット100A、100Bのサブ照明光束ILSの光形（light  shape）は、違いが明らかな明暗カットオフラインを有し、また、各発光ユニット100A、100Bのサブ照明光束ILSの光形（light  shape）は、全て、互いに影響し合うことなく、独立して調整することができる。これにより、良好なローカル導光の光学特性を有するため、正確なローカル調光制御を行うことができ、良好な動的調光効果を達成することができる。
【００４４】
図6Aは、本考案一実施例における表示装置の構成図である。図6Bは、図6Aにおける表示パネルに表示される映像を示す図である。図6Cは、一比較例における表示装置の表示パネルに表示される映像を示す図である。図6A及び図6Bに示すように、本実施例では、表示モジュール310は、表示面（即ち、表示モジュール310の有効表示領域）を有し、表示モジュール310は、照明光束ILの伝播経路に位置する。各発光ユニット100A、100Bのサブ照明光束ILSは、表示面上で測定される光形（light  shape）が実質的に矩形であり、これにより、表示モジュール310の表示面に明らかなカットオフラインを有するサブ照明領域を形成することがでる。このようにして、光源モジュール200の照明光束ILが表示モジュール310に照射されるときに、そのうちの各発光ユニット100A、100Bのサブ照明光束ILSにより形成される各サブ照明領域を制御することで、正確なローカル調光制御を行うことができ、良好な動的調光効果を達成することができる。
【００４５】
また、図6B及び図6Cに示すように、図6Bの実施例では、表示装置300は、異なる光軸方向を有するサブ照明光束ILSの光源モジュール200を採用するため、光源モジュール200の異なる視角上で見える輝度が全て安定で減衰しないようにさせることができる。このようにして、各サブ照明光束ILSが表示モジュール310の辺縁に形成するサブ照明領域も十分な輝度を有するので、表示装置300に表示される、異なる位置の映像P0、P1、P2の辺縁領域に暗い影を生じさせることがなく、表示装置300に表示される、異なる位置の映像に全て良好な画面品質を持たせることができる。これに対して、図6Cに示す比較例では、表示装置300’は、従来の光源モジュールを採用するので、表示モジュール310の辺縁領域に十分な輝度を提供することができず、表示装置300’に表示される、異なる位置の映像P0、P1、P2のうち、表示モジュール300’の中心から離れる箇所に位置する映像P1、P2の辺縁に暗い影が生じるため、画面品質に悪い影響を与えてしまうようになる。
【００４６】
以上のことから、本考案の実施例は、次のような利点又は効果のうちの少なくとも１つを有する。本考案の実施例では、光源モジュールは、各発光ユニットの第一レンズ、第二レンズ、及び複眼レンズサブアレイの配置により、各発光ユニットが実質的に偏心光軸の設計を達成することができ、また、各サブ照明光束の第二光軸の光軸方向及び光形（light  shape）を制御することもでき、これにより、異なる光軸方向を有する射出光束及び良好な動的調光効果を提供することができ、ローカルディミング(Local  Dimming)表示器の設計・開発分野への適用を助けることができる。よって、このような光源モジュールが表示装置に応用されるときに、光源モジュールの各サブ照明光束が表示モジュールの辺縁に形成するサブ照明領域も十分な輝度を有し、これにより、表示装置に表示される異なる奥行き映像の辺縁領域に暗い影を生じさせることがなく、表示装置に表示される異なる奥行き映像に全て良好な画面品質を持たせることができる。
【００４７】
本考案は、前述した好適な実施例に基づいて以上のように開示されたが、前述した好適な実施例は、本考案を限定するためのものでなく、当業者は、本考案の思想と範囲を離脱しない限り、本考案に対して些細な変更と潤色を行うことができるので、本考案の保護範囲は、添付した実用新案登録請求の範囲に定まったものを基準とする。また、本考案の何れの実施例又は実用新案登録請求の範囲は、本考案に開示された全ての目的又は利点又は特徴を達成する必要がない。また、要約の一部と考案の名称は、文献の検索を助けるためのみのものであり、本考案の権利範囲を限定するものでない。また、本明細書又は実用新案登録請求の範囲に言及されている「第一」、「第二」などの用語は、要素（element）に名前を付け、または、異なる実施例又は範囲を区別するためのもののみであり、要素の数量上での上限又は下限を限定するためのものでない。
【符号の説明】
【００４８】
100A、100B：発光ユニット
110：発光素子
120：第一レンズ
130A、130B：第二レンズ
140A、140B：複眼レンズサブアレイ
140：複眼レンズアレイ
200：光源モジュール
250：第一拡散シート
260：第二拡散シート
300、300’：表示装置
310：表示モジュール
D：変位
E1：第一エッジ
E2：第二エッジ
H：最短距離
IL：照明光束
ILS：サブ照明光束
L：光束
LS：接続面
MS：微細構造
N：法線方向
OA1：第一光軸
OA2：第二光軸
OS：出光面
P0、P1、P2：奥行き映像
R：径方向
S141：第一表面
S142：第二表面
θ：夾角
【図１】
0003225858.tif 000003
【図２Ａ】
0003225858.tif 000004
【図２Ｂ】
0003225858.tif 000005
【図３Ａ】
0003225858.tif 000006
【図３Ｂ】
0003225858.tif 000007
【図４Ａ】
0003225858.tif 000008
【図４Ｂ】
0003225858.tif 000009
【図４Ｃ】
0003225858.tif 000010
【図４Ｄ】
0003225858.tif 000011
【図４Ｅ】
0003225858.tif 000012
【図４Ｆ】
0003225858.tif 000013
【図４Ｇ】
0003225858.tif 000014
【図４Ｈ】
0003225858.tif 000015
【図５Ａ】
0003225858.tif 000016
【図５Ｂ】
0003225858.tif 000017
【図５Ｃ】
0003225858.tif 000018
【図６Ａ】
0003225858.tif 000019
【図６Ｂ】
0003225858.tif 000020
【図６Ｃ】
0003225858.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月6日(2020.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
発光ユニットであって、
第一光軸を有する光束を提供する発光素子；
前記光束の伝播経路に位置する第一レンズ；
前記光束の伝播経路に位置する第二レンズ；及び
前記光束の伝播経路に位置する複眼レンズサブアレイを含み、
前記第一レンズは、前記発光素子と前記第二レンズとの間に位置し、
前記第二レンズは、前記第一レンズと前記複眼レンズサブアレイとの間に位置し、
前記第二レンズからの前記光束は、前記複眼レンズサブアレイを通過した後にサブ照明光束を形成し、前記サブ照明光束は、第二光軸を有し、前記サブ照明光束の前記第二光軸は、前記光束の前記第一光軸に平行でない、発光ユニット。
【請求項２】
請求項1に記載の発光ユニットであって、
前記発光ユニットの前記第一レンズは、コリメータレンズであり、前記第二レンズは、フレネルレンズであり、
前記発光素子の前記光束が前記第一レンズを通過した後に、前記光束の前記第一光軸の、出光面における正投影位置と、前記第二レンズの中心の、前記出光面における正投影位置との間には、変位がある、発光ユニット。
【請求項３】
請求項2に記載の発光ユニットであって、
前記第一レンズと前記第二レンズとの間の最短距離と、前記変位との比が3よりも大きい、発光ユニット。
【請求項４】
請求項1に記載の発光ユニットであって、
前記光束が前記複眼レンズサブアレイを通過する前の前記第一光軸と、前記光束が前記複眼レンズサブアレイを通過した後に形成する前記サブ照明光束の前記第二光軸との間には、夾角があり、前記夾角の範囲は、0度〜30度の間にある、発光ユニット。
【請求項５】
請求項1に記載の発光ユニットであって、
前記複眼レンズサブアレイは、複数の微細構造を有し、
各前記微細構造は、互に相対する第一表面及び第二表面を有し、前記第一表面及び前記第二表面のうちの少なくとも１つは、曲面である、発光ユニット。
【請求項６】
請求項5に記載の発光ユニットであって、
前記曲面は、径方向を有し、前記径方向は、前記光束の前記第一光軸に平行でない、発光ユニット。
【請求項７】
請求項5に記載の発光ユニットであって、
前記曲面は、第一エッジ及び第二エッジを有し、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジにより形成される連続線は、前記光束の前記第一光軸と互いに垂直でない、発光ユニット。
【請求項８】
請求項7に記載の発光ユニットであって、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちの１つは、接続面により、隣接する前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちのもう１つに接続され、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちの１つは、隣接する前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちのもう１つとの間には、段差がある、発光ユニット。
【請求項９】
請求項1に記載の発光ユニットであって、
前記発光ユニットの前記サブ照明光束の光形（light  shape）は、実質的に矩形である、発光ユニット。
【請求項１０】
複数の発光ユニットを有し、照明光束を提供する光源モジュールであって、
各前記発光ユニットは、サブ照明光束を提供して前記照明光束を形成し、
各前記発光ユニットは、
第一光軸を有する光束を提供する発光素子；
前記光束の伝播経路に位置する第一レンズ；
前記光束の伝播経路に位置する第二レンズ；及び
前記光束の伝播経路に位置する複眼レンズサブアレイを含み、
前記第一レンズは、前記発光素子と前記第二レンズとの間に位置し、
前記第二レンズは、前記第一レンズと前記複眼レンズサブアレイとの間に位置し、
前記複数の発光ユニットの前記複数の複眼レンズサブアレイは、共同で複眼レンズアレイを形成し、
各前記発光ユニットの前記第二レンズからの前記光束は、前記複眼レンズサブアレイを通過した後に前記サブ照明光束を形成し、前記サブ照明光束は、第二光軸を有し、
前記複数の発光ユニットの前記複数のサブ照明光束の前記複数の第二光軸のうちの少なくとも一部は、前記複数の光束の前記複数の第一光軸に平行でない、光源モジュール。
【請求項１１】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
各前記発光ユニットの前記第一レンズは、コリメータレンズであり、前記第二レンズは、フレネルレンズであり、
少なくとも１つの前記発光素子の前記光束が前記第一レンズを通過した後に、該光束の前記第一光軸の、出光面における正投影位置と、前記第二レンズの中心の、前記出光面における正投影位置との間には、変位がある、光源モジュール。
【請求項１２】
請求項11に記載の光源モジュールであって、
前記第一レンズと前記第二レンズとの間の最短距離と、前記変位との比が3よりも大きい、光源モジュール。
【請求項１３】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
少なくとも１つの前記光束が前記複眼レンズサブアレイを通過する前の前記第一光軸と、少なくとも１つの該光束が前記複眼レンズサブアレイを通過した後に形成する前記サブ照明光束の前記第二光軸との間には、夾角があり、前記夾角の範囲は、0度〜30度の間にある、光源モジュール。
【請求項１４】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
前記複眼レンズサブアレイは、複数の微細構造を有し、
各前記微細構造は、互に相対する第一表面及び第二表面を有し、前記第一表面及び前記第二表面のうちの少なくとも１つは、曲面である、光源モジュール。
【請求項１５】
請求項14に記載の光源モジュールであって、
前記曲面は、径方向を有し、前記径方向は、前記光束の前記第一光軸に平行でない、光源モジュール。
【請求項１６】
請求項14に記載の光源モジュールであって、
前記曲面は、第一エッジ及び第二エッジを有し、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジにより形成される連続線は、前記複数光束の前記第一光軸と互いに垂直でない、光源モジュール。
【請求項１７】
請求項16に記載の光源モジュールであって、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちの１つは、接続面により、隣接する前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちのもう１つに接続され、
各前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちの１つと、隣接する前記微細構造の前記曲面の前記第一エッジ及び前記第二エッジのうちのもう１つとの間には、段差がある、光源モジュール。
【請求項１８】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
前記第一レンズと前記第二レンズとの間に位置する第一拡散シート；及び
前記複眼レンズサブアレイと出光面との間に位置する第二拡散シートをさらに含む、光源モジュール。
【請求項１９】
請求項10に記載の光源モジュールであって、
各前記発光ユニットの前記サブ照明光束の光形（light  shape）は、実質的に矩形である、光源モジュール。
【請求項２０】
光源モジュール及び表示モジュールを含む表示装置であって、
前記光源モジュールは、照明光束を提供し、且つ複数の発光ユニットを有し、
各前記発光ユニットは、サブ照明光束を提供して前記照明光束を形成し、
各前記発光ユニットは、
第一光軸を有する光束を提供する発光素子；
前記光束の伝播経路に位置する第一レンズ；
前記光束の伝播経路に位置する第二レンズ；及び
前記光束の伝播経路に位置する複眼レンズサブアレイを含み、
前記第一レンズは、前記発光素子と前記第二レンズとの間に位置し、
前記第二レンズは、前記第一レンズと前記複眼レンズサブアレイとの間に位置し、
前記複数の発光ユニットの前記複数複眼レンズサブアレイは、共同で複眼レンズアレイを形成し、
各前記発光ユニットの前記第二レンズからの前記光束は、前記複眼レンズサブアレイを通過した後に前記サブ照明光束を形成し、前記サブ照明光束は、第二光軸を有し、
前記複数の発光ユニットの前記複数のサブ照明光束の前記複数の第二光軸のうちの少なくとも一部は、前記複数の光束の前記複数の第一光軸に平行でなく、
前記表示モジュールは、前記照明光束の伝播経路に位置する、表示装置。
【請求項２１】
請求項20に記載の表示装置であって、
前記表示モジュールは、表示面を有し、
各前記発光ユニットの前記サブ照明光束は、前記表示面上で測定される光形（light  shape）が実質的に矩形であり、
前記複数の発光ユニットの前記複数のサブ照明光束の前記複数の第二光軸のうちの少なくとも一部は、前記複数光束の前記複数の第一光軸に平行でない、表示装置。